iOS性能优化

CPU和GPU

在屏幕成像的过程中，CPU和GPU起着至关重要的作用。

• CPU：
  处理以下内容：
  1、对象的创建和销毁；
  2、对象属性的调整；
  3、布局计算以及文本的计算和排版；
  4、图片的格式转换和解码以及图像的绘制；
• GPU：（图形处理器）
  1、纹理的渲染
  CPU经过计算，把数据交给CPU渲染，然后放到帧缓存中，视频控制器从帧缓存中读取数据，然后显示到屏幕上。
  iOS中是双缓冲机制，也就是帧缓存有前帧缓存和后帧缓存。提高效率。
  2、 屏幕成像原理
  首先发出垂直同步信号VSync，显示一帧数据。然后发出水平同步信号HSync，一行一行的显示数据,充满整个屏幕。

卡顿产生的原因

卡顿产生的原因
当CPU处理完数据，GPU渲染后，同步信号VSync显示一帧数据。当CPU没有渲染完数据的时候，同步信号VSync发出，此时只能显示上一帧图像。则造成当前的图像丢失，失去一帧图像，这帧图像只能在下个同步信号VSync中显示。则造成卡顿现象。

解决思路

CPU优化

• 1、尽量用轻量级的对象，比如用不到事件处理的地方，可以考虑使用CALayer取代UIView
• 2、不要频繁地调用UIView的相关属性，比如frame、bounds、transform等属性，尽量减少不必要的修改
• 3、尽量提前计算好布局，在有需要时一次性调整对应的属性，不要多次修改属性
• 4、Autolayout会比直接设置frame消耗更多的CPU资源
• 5、图片的size最好刚好跟UIImageView的size保持一致
• 6、控制一下线程的最大并发数量
• 7、尽量把耗时的操作放到子线程
  ✔️文本处理（尺寸计算、绘制）
  ✔️图片处理（解码、绘制）

GPU优化

• 1、尽量避免短时间内大量图片的显示，尽可能将多张图片合成一张进行显示

• 2、GPU能处理的最大纹理尺寸是4096x4096，一旦超过这个尺寸，就会占用CPU资源进行处理，所以纹理尽量不要超过这个尺寸

• 3、尽量减少视图数量和层次

• 4、减少透明的视图（alpha<1），不透明的就设置opaque为YES

• 5、尽量避免出现离屏渲染
  ✔️ 在OpenGL中，GPU有2种渲染方式
  1）On-Screen Rendering：当前屏幕渲染，在当前用于显示的屏幕缓冲区进行渲染操作。
  2）Off-Screen Rendering：离屏渲染，在当前屏幕缓冲区以外新开辟一个缓冲区进行渲染操作
  ✔️离屏渲染消耗性能的原因
  1） 需要创建新的缓冲区
  2）离屏渲染的整个过程，需要多次切换上下文环境，先是从当前屏幕（On-Screen）切换到离屏（Off-Screen）；等到离屏渲染结束以后，将离屏缓冲区的渲染结果显示到屏幕上，又需要将上下文环境从离屏切换到当前屏幕。
  ✔️哪些操作会触发离屏渲染？
  1）光栅化 layer.shouldRasterize = YES；
  2）遮罩 layer.mask；
  3） 圆角 同时设置layer.masksToBounds = YES、layer.cornerRadius大于0；

  设置圆角考虑通过CoreGraphics绘制裁剪圆角，或者叫美工提供圆角图片

  4）阴影，layer.shadowXXX

  如果设置了layer.shadowPath就不会产生离屏渲染

卡顿检测

✔️平时所说的“卡顿”，主要是因为在主线程执行了比较耗时的操作；
✔️可以添加observer到主线程RunLoop中，通过监听RunLoop状态切换的耗时，已达到监控卡顿的目的。可以使用第三方：LXDAppFluecyMonitor

耗电来源

1、CPU处理 Processing
2、网络Networking
3、定位 Location
4、图像 Graphic

解决思路

• 1、尽可能降低CPU、GPU功耗
• 2、少用定时器
• 3、优化I/O操作
  ✔️ 尽量不要频繁写入小数据，最好批量一次性写入
  ✔️ 读写大量重要数据时，考虑使用dispatch_io，其提供了基于GCD的异步操作文件I/O的API。使用dispatch_io系统会优化磁盘访问
  ✔️ 数据量比较大的，建议使用数据库
• 4、网络优化
  ✔️ 减少、压缩网络数据
  ✔️ 如果多次请求的结果是相同的，尽量使用缓存
  ✔️ 尽量使用断点续传，否则网络不稳定时可能多次传输相同的内容
  ✔️ 网络不可用时，不要尝试执行网络请求
  ✔️ 让用户可以取消长时间运行或者速度很慢的网络操作，设置合理的超时时间
  ✔️ 批量传输，比如，下载视频流时，不要传输很小的数据包，直接下载整个文件或者 一大块一大块地下载。如果下载广告，一次性多下载一些，然后再慢慢展示。如果下载电子邮件，一次下载多封，不要一封一封地下载
• 5、定位优化
  ✔️ 如果只是需要快速确定用户位置，最好用CLLocationManager的requestLocation方法。定位完成后，会自动让定位硬件断电；
  ✔️ 如果不是导航应用，尽量不要实时更新位置，定位完毕就关掉定位服务；
  ✔️ 尽量降低定位精度，比如尽量不要使用精度最高的kCLLocationAccuracyBest；
  ✔️ 需要后台定位时，尽量设置pausesLocationUpdatesAutomatically为YES，如果用户不太可能移动的时候系统会自动暂停位置更新；
  ✔️ 尽量不要使用startMonitoringSignificantLocationChanges，优先考虑startMonitoringForRegion。
• 6、硬件检测优化
  用户移动、摇晃、倾斜设备时，会产生动作(motion)事件，这些事件由加速度计、陀螺仪、磁力计等硬件检测。在不需要检测的场合，应该及时关闭这些硬件

启动优化

APP的启动可以分为2种
1、冷启动 (Cold Launch) ：从零开始启动APP；
2、热启动 (Warm Launch) ：APP已经在内存中，在后台存活着，再次点击图标启动APP。

APP启动时间的优化

启动时间的优化主要是针对冷启动进行优化

1、通过添加环境变量可以打印出APP的启动时间分析（Edit scheme -> Run -> Arguments）
2、DYLD_PRINT_STATISTICS设置为1
3、如果需要更详细的信息，那就将DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS设置为1

启动的三个阶段

• dyld（dynamic link editor），Apple的动态链接器，可以用来装载Mach-O文件（可执行文件、动态库等）
  ✔️ 启动APP时，dyld所做的事情有
  1、 装载APP的可执行文件，同时会递归加载所有依赖的动态库
  2、 当dyld把可执行文件、动态库都装载完毕后，会通知Runtime进行下一步的处理启动APP时

• runtime所做的事情有
  3、 调用map_images进行可执行文件内容的解析和处理
  4、 在load_images中调用call_load_methods，调用所有Class和Category的+load方法
  5、 进行各种objc结构的初始化（注册Objc类 、初始化类对象等等）
  6、 调用C++静态初始化器和attribute((constructor))修饰的函数
  到此为止，可执行文件和动态库中所有的符号(Class，Protocol，Selector，IMP，…)都已经按格式成功加载到内存中，被runtime 所管理

• 总结一下
  1、APP的启动由dyld主导，将可执行文件加载到内存，顺便加载所有依赖的动态库
  2、并由runtime负责加载成objc定义的结构
  3、所有初始化工作结束后，dyld就会调用main函数
  4、接下来就是UIApplicationMain函数，AppDelegate的
  application:didFinishLaunchingWithOptions:方法

按照不同的阶段优化

• dyld
  1、减少动态库、合并一些动态库（定期清理不必要的动态库）
  2、减少Objc类、分类的数量、减少Selector数量（定期清理不必要的类、分类）
  3、减少C++虚函数数量
  4、Swift尽量使用struct
• runtime
  1、用+initialize方法和dispatch_once取代所有的attribute((constructor))、C++静态构造器、ObjC的+load
• main
  1、在不影响用户体验的前提下，尽可能将一些操作延迟，不要全部都放在finishLaunching方法中
  2、按需加载

安装包瘦身

• 安装包（IPA）主要由可执行文件、资源组成
• 资源（图片、音频、视频等）
  ✔️采取无损压缩
  ✔️去除没有用到的资源:https://github.com/tinymind/LSUnusedResources
• 可执行文件瘦身
  ✔️编译器优化
  1、Strip Linked Product、Make Strings Read-Only、Symbols Hidden by Default设置为YES
  2、去掉异常支持，Enable C++ Exceptions、Enable Objective-C Exceptions设置为NO， Other C Flags添加-fno-exceptions
  ✔️利用AppCode（https://www.jetbrains.com/objc/）检测未使用的代码：
  菜单栏 -> Code -> Inspect Code
  ✔️编写LLVM插件检测出重复代码、未被调用的代码